刘美彤原名刘玉璞,她从小就开始学画画,学了15年。艺考那年,一个同学拉着她一起考了表演,因此发掘出她对表演的兴趣。第二年,刘美彤在考前报名了培训班,最终顺利地考入了上海戏剧学院表演系本科 。2015年10月,就读大一的刘美彤,参加了由湖南卫视联合上海戏剧学院推出的校园纪实真人秀节目《一年级·大学季》,因而引起关注。2016年,出演清宫剧《如懿传》,在剧中饰演性格清高直爽、兰质蕙心的拜尔果斯氏,这也是她的首部影视作品 。2017年,与吴磊、林允等人合作主演古装武侠剧《斗破苍穹》,饰演出身高贵、气质清冷的纳兰嫣然,并演唱该剧宣传曲《梦留香》。2018年7月,主演青春悬疑剧《你是我的英雄》,在剧中饰演冰山美人纳兰慧 ;9月,在改编自金庸小说的古装剧《天龙八部》中,饰演性格天真烂漫的木婉清。2019年7月12日,主演的动作电影《素人特工》上映,她在片中饰演菜鸟特工LV;11月26日,出演的古装权谋剧《庆余年》开播,她在剧中饰演喜怒不形于色的北齐皇帝战豆豆。